Circuitos Osciladores - PUC-SP

P
U
C
E
N
G
E
N
H
A
R
I
A
LABORATÓRIO DE DCE 3
“Circuitos Osciladores”
pg. 553 a 558
1
• A estabilidade de um amplificador com realimentação como uma
função da freqüência, tem-se como fatores determinantes:
o produto β.A
o deslocamento de fase entre a entrada e a saída.
• Para a análise da estabilidade: método de Nyquist
• O diagrama de Nyquist é utilizado para traçar o ganho e fase em
função da freqüência: combina os dois diagramas de Bode, o de
ganho e deslocamento de fase versus o da freqüência.
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Diagrama de Nyquist.
Interpretação:
• β.A cresce em função da freqüência
• A é o comprimento
• φ é o ângulo
• para f5 (φ= 180o) e f maiores, ganho ⇒ 0
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• O amplificador será instável se a curva de Nyquist traçada envolver
o ponto -1; caso contrário, será estável.
⇒ ponto -1: significa que para um
deslocamento de fase igual a 180o,
β.A>1; portanto, o sinal de
realimentação está em fase com a
entrada e é grande o suficiente
para resultar em um sinal de
entrada maior do que o aplicado,
gerando a oscilação.
Diagrama de Nyquist indicando as condições de
estabilidade: (a) estável (b) instável.
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1. Operação dos Osciladores
• Realimentação positiva: | Af | > 1, logo oscila!
• Como um circuito realimentado produz um oscilador:
chave aberta: sem oscilação.
tensão fictícia: Vi
β.A: ganho de malha
caso as fases sejam corretas: Vf = Vi
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• Na prática: β.A > 1: para garantir a oscilação.
• Quanto β.A estiver mais próximo de 1: senóide perfeita!
• Sabe-se que: A f =
A
(1 + β.A )
• quando β.A= -1 → Af será ∞ ; portanto oscilará!!
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2. Tipos de Osciladores de deslocamento de Fase:
2.1 Oscilador de deslocamento de fase
1
f=
2πRC 6
1
β=
29
• deslocamento de fase vale 180o
• para que β.A > 1 ⇒ A > 29
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2.2 Oscilador de deslocamento de fase com FET
 R .r 
| A | = g m . D d 
 R D + rd 
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Exercício 01: Projetar um oscilador de deslocamento de fase com FET
de gm = 5000µS, rd = 40kΩ e circuito de realimentação com R = 10kΩ.
Calcule o valor do capacitor e de RD para que haja oscilação em 1kHz
quando A > 29.
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2.3 Oscilador de deslocamento de fase a TBJ
f=
1
.
2πRC
1
R
6 + 4 c 
 R
Rc
R
h fe > 23 + 29.
+4
Rc
R
onde R’: melhora a impedância de entrada do circuito.
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2.4 Oscilador de deslocamento de fase com CI
Rf
A=
→ A > 29 para oscilar!!
Ri
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3. Oscilador com Ponte de Wien
• RC em ponte
• R1, R2, C1, C2: elementos de ajuste de freqüência
• R3,R4: realimentação
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desprezando-se o efeito de carregamento das impedâncias:
R 3 R1 C 2
=
+
R 4 R 2 C1
1
fo =
2π R1C1R 2C 2
e
caso: R1 = R2 = R e C1 = C2 = C, a freqüência resultante do oscilador
será:
1
fo =
2πRC
e
R3
=2
R4
Portanto, basta que R3/R4 > 2, oferece um ganho de malha
suficiente para que o circuito oscile!!
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Exercício 02: Calcule a freqüência de ressonância do oscilador com
Ponte de Wien indicado abaixo.
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Exercício 03: Determine os valores de R1, R2, R3, R4, C1 e C2, de
um oscilador com Ponte de Wien, para fo = 10kHz.
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